JP3744495B2 - 給湯機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は貯湯式の給湯機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の貯湯式の給湯機は特許文献1に示すものがある。以下、その構成について図4を参照しながら説明する。図4に示すように、加熱手段としてのヒートポンプユニットは、圧縮機1、給湯用冷媒対水熱交換器2、大気熱交換器3などが順次接続されて構成される。そして、貯湯槽4から循環ポンプ5で送られてきた水は前記給湯用冷媒対水熱交換器2で冷媒熱により加熱されて貯湯槽4の上から貯湯される(給湯加熱運転)。さらに、放熱手段側循環ポンプ6によって送られてきた浴槽7の湯と、貯湯側循環ポンプ8によって送られてきた貯湯槽4の上部の湯とが、放熱手段用熱交換器9で熱交換して風呂追い焚きするものである。ところで、この図4の場合は風呂追い焚きをする場合であるが、貯湯槽4の温水を熱源として暖房(例えば床暖房)を行う場合には、図5に示すような構成が考えられる。つまり、図4の浴槽7の代わりに暖房手段10を接続した構成である。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−243274号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
給湯負荷はある程度予測できるので貯湯式の給湯機でも湯切れすることは少なし、逆に、予測される給湯負荷(家族の人数など)に対して、給湯能力が満足するように貯湯槽の大きさを選択して設置することが一般的である。一方、暖房負荷はその予測が難しい。一日のうち何時間使用されるかわからないが、機器としては最大の暖房負荷に対しても満足する必要がある。しかしながら、上記のような構成では、例えば、朝早くから暖房が続いたときで、最大の給湯負荷である浴槽7への湯張りがあると貯湯槽4に貯湯された熱量が不足して、湯切れする場合がある。これを防ぐために、浴槽7への湯張りが開始されてから、上記給湯加熱運転を行っても給湯負荷に対して、給湯加熱能力が追いつかず、結局湯切れを起こす場合があるという課題を有している。湯切れを起こさない方法として、貯湯槽4の大きさを最大暖房負荷に合わせて大きくしても良いが、貯湯槽4の大きさがあまりにも大きくなりすぎ、広い設置スペースが必要であったり、機器コストが高くなるという課題を有している。
【0005】
本発明は上記課題を解決するもので、長時間の暖房が続いた場合でも湯切れが少ない給湯機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の多機能給湯機は、放熱手段における放熱量よりも給湯熱交換器における加熱量が大きくなるように圧縮機の回転数を制御する制御手段とを具備したものである。
【0007】
これによって、放熱手段からの放熱が長く続いた場合(例えば長時間の暖房が続いた場合)でも湯切れの起こることを少なくすることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項に記載の形態で実施できるものであり、温水を貯留する貯湯槽と、圧縮機と給湯熱交換器とを備えるヒートポンプサイクルと、給湯熱交換器を介して貯湯槽の下部から給水される水を加熱して貯湯槽の上部へ戻す給湯運転を行う経路と、熱媒体が熱交換器及び放熱手段を循環する経路と、前記給湯運転を行う経路とは別に前記貯湯槽の上
部から取り出した温水を前記熱交換器を介して前記貯湯槽へ戻す経路と、放熱手段を用いて熱媒体を放熱する間に貯湯槽の保有熱量が所定値よりも少なくなれば、給湯運転を行い、放熱手段における放熱量よりも給湯熱交換器における加熱量が大きくなるように圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えるため、長時間の暖房が続いた場合でも湯切れの起こることを少なくすることができる。
【0009】
また、放熱手段を用いて熱媒体を放熱する間に貯湯槽の保有熱量が所定値よりも少なくなれば、給湯運転を行い、熱交換器を流れる湯水の出口温度と入口温度との差に熱交換器を流れる湯水の流量を積算した値よりも、給湯熱交換器を流れる湯水の出口温度と入口温度との差に給湯熱交換器を流れる湯水の流量を積算した値の方が大きくなるように圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えるため、長時間の暖房が続いた場合でも湯切れの起こることを少なくすることができる。
【0010】
また、放熱手段を用いて熱媒体を放熱する間に貯湯槽の保有熱量が所定値よりも少なくなれば、給湯運転を行い、熱交換器を流れる熱媒体の出口温度と入口温度との差に熱交換器を流れる熱媒体の流量を積算した値よりも、給湯熱交換器を流れる湯水の出口温度と入口温度との差に給湯熱交換器を流れる湯水の流量を積算した値の方が大きくなるように圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えるため、長時間の暖房が続いた場合でも湯切れの起こることを少なくすることができる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。図1は本発明の多機能給湯機の構成図、図2は同多機能給湯機の第1の他の実施例における構成図、図3は同多機能給湯機の第2の他の実施例の構成図である。
【0012】
図1において、11は加熱手段であり、圧縮機1、放熱器12、減圧装置13、大気熱を吸熱する大気熱交換器3からなるヒートポンプサイクルを構成したヒートポンプ熱源である。そして、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる二酸化炭素を冷媒とする。4は貯湯槽であり、下部から給水管4aを通って給水し、上部の出湯管4bから端末へ出湯する。5は循環ポンプ、14は給湯熱交換器であり、放熱器12と熱交換関係を有して、放熱器12を流れる冷媒と給湯熱交換器14を流れる水を対向流で熱交換する構成である。そして、貯湯槽4の下部から循環ポンプ5,給湯熱交換器14,貯湯槽4の上部を順次接続する給湯回路を構成する。15は加熱用出口水温検出手段であり、ヒートポンプ熱源で加熱する湯温を検出するため給湯熱交換器14の出口に設けられている。16は湯水制御手段であり、給湯熱交換器14の出口湯水が所定温度にとなるように循環ポンプ5の回転数を制御して給湯回路の循環流量を制御する。17は放熱手段となる、例えば床暖房機であり、貯湯槽4の上部の温水が循環して暖房する。つまり、放熱用ポンプ18によって送られてきた放熱手段17の熱媒体と、貯湯水ポンプ19によって送られてきた貯湯槽4の上部の湯とが、熱交換器20で熱交換して暖房するものである。つまり、本発明の構成は、給湯機能と暖房機能(例えば床暖房)を備えた多機能の給湯機である。
【0013】
また、本実施例では加熱量を検出する加熱能力検出手段21として、給湯熱交換器14の入口と出口に設けた加熱用入口水温検出手段22と加熱用出口水温検出手段15と給湯熱交換器14を循環する水の循環量を検出する加熱用流量検出手段23とを備えている。また、放熱量を検出する放熱能力検出手段24として、貯湯槽4の温水と放熱手段17の熱媒体とが熱交換する熱交換器20の熱源側入口と出口に設けた熱源側入口水温検出手段25と熱源側出口水温検出手段26と熱交換器20の熱源側を循環する温水の循環量を検出する熱源側流量検出手段27とを備えている。さらに制御手段28は周波数制御手段29によって、圧縮機1の回転数を所定回転数に設定することによって能力を制御する。
【0014】
以上のように構成された多機能給湯機について、以下にその動作、作用を説明する。図1において、ヒートポンプ熱源で大気熱を利用して給湯運転する場合について説明する。圧縮機1から吐出する臨界圧力以上の高温高圧の冷媒が放熱器12に流入し、ここで貯湯槽4の下部から送られてきた水と給湯熱交換器14を介して熱交換する。そして、放熱器12に流入する高温冷媒で給湯熱交換器14の出口湯水が所定温度となるように循環ポンプ5の回転数を制御し、所定の温度の湯が貯湯槽4の上部から流入し貯湯される。
【0015】
次に、放熱手段17を使用する場合(例えば床暖房)について説明する。放熱手段17で放熱し中低温になり放熱用ポンプ18によって送られてきた熱媒体は、貯湯水ポンプ19によって送られてきた貯湯槽4の上部の高温の湯と、熱交換器20で熱交換して放熱手段17に戻る。一方、貯湯水ポンプ19によって送られてきた貯湯槽4の上部の高温の湯は中温となって貯湯槽4に戻る。なお、放熱手段17を循環する熱媒体としては不凍液や水がある。
【0016】
放熱手段17を使用中に貯湯槽4の保有熱量が少なくなったときには上記給湯運転を行う。この場合、制御手段28は放熱能力検出手段24である熱源側入口水温検出手段25と熱源側出口水温検出手段26から得た温度差と熱源側流量検出手段27から得た水の循環量から放熱量を計算する。さらに、制御手段28は加熱能力検出手段21である加熱用入口水温検出手段22と加熱用出口水温検出手段15から得た温度差と加熱用流量検出手段23から得た水の循環量から加熱量を計算する。そして、計算で求めた前記放熱量よりも前記加熱量が小さければ制御手段28は周波数制御手段29に対して、圧縮機1の能力が大きくなるように制御する。
【0017】
上記のように、放熱手段17における放熱量よりも加熱手段11における加熱量を大きくなるように制御するため、長時間の暖房が続いた場合でも湯切れの起こることを少なくすることができる。
【0018】
また、本実施例では、放熱量を検出する放熱能力検出手段24として、貯湯槽4の温水と放熱手段17の熱媒体とが熱交換する熱交換器20の熱源側入口と出口に設けた熱源側入口水温検出手段25と熱源側出口水温検出手段26と熱交換器20の熱源側を循環する温水の循環量を検出する熱源側流量検出手段27とから構成しているが、図2に示すように、放熱量を検出する放熱能力検出手段24として、貯湯槽4の温水と放熱手段17の熱媒体とが熱交換する熱交換器20の利用側入口と出口に設けた利用側入口温度検出手段30と利用側出口温度検出手段31と熱交換器20の利用側を循環する熱媒体の循環量を検出する利用側流量検出手段32とから構成して、利用側入口温度検出手段30と利用側出口温度検出手段31から得た温度差と利用側流量検出手段32から得た熱媒体の循環量から放熱量を計算しても、前述と同様の作用、効果が得られる。
【0019】
さらに、前述の図1および図2のように、直接加熱能力検出手段21や放熱能力検出手段24で加熱量と放熱量を求めなくても、運転状態に対する加熱量や放熱量を予め求めておいて、加熱能力記憶手段33と放熱能力記憶手段34に記憶させておけば、間接的な運転状態から加熱量や放熱量が推定できる。例えば、図3に示すように、外気温度を検出する外気温度検出手段35と加熱用入口水温検出手段22と加熱用出口水温検出手段15と圧縮機1の回転数とから加熱量が推定できるので、この関係を加熱能力記憶手段33に記憶させる。また、熱源側入口水温検出手段25と利用側入口温度検出手段30と貯湯水ポンプ19の出力などから放熱量が推定できるので、この関係を放熱能力記憶手段34に記憶させる。そして、放熱手段17を使用中に貯湯槽4の保有熱量が少なくなったときの給湯運転を行う場合に、加熱能力記憶手段33と放熱能力記憶手段34とから求めた加熱量と放熱量を用いても、前述と同様の作用、効果が得られる。
【0020】
また、本実施例では放熱手段17を床暖房に使用する場合について説明したが、放熱手段を風呂追い焚きに使用しても良い。この場合、長時間の風呂追い焚きが続いた場合でも湯切れが起こることがないという効果がある。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、放熱手段における放熱量よりも加熱手段における加熱量を大きくなるように制御するため、放熱手段からの放熱が長く続いた場合(例えば長時間の暖房が続いた場合)でも湯切れの起こることを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の多機能給湯機の構成図
【図2】 同、多機能給湯機における第1の他の実施例を示す構成図
【図3】 同、多機能給湯機における第2の他の実施例を示す構成図
【図4】 従来例における多機能給湯機の構成図
【図5】 従来例における第2の多機能給湯機の構成図
【符号の説明】
4 貯湯槽
11 加熱手段
17 放熱手段
28 制御手段
Claims (3)
- 温水を貯留する貯湯槽と、圧縮機と給湯熱交換器とを備えるヒートポンプサイクルと、前記給湯熱交換器を介して前記貯湯槽の下部から給水される水を加熱して前記貯湯槽の上部へ戻す給湯運転を行う経路と、熱媒体が熱交換器及び放熱手段を循環する経路と、前記給湯運転を行う経路とは別に前記貯湯槽の上部から取り出した温水を前記熱交換器を介して前記貯湯槽へ戻す経路と、前記放熱手段を用いて熱媒体を放熱する間に前記貯湯槽の保有熱量が所定値よりも少なくなれば、給湯運転を行い、前記放熱手段における放熱量よりも前記給湯熱交換器における加熱量が大きくなるように前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えた給湯機。
- 温水を貯留する貯湯槽と、圧縮機と給湯熱交換器とを備えるヒートポンプサイクルと、前記給湯熱交換器を介して前記貯湯槽の下部から給水される水を加熱して前記貯湯槽の上部へ戻す給湯運転を行う経路と、熱媒体が熱交換器及び放熱手段を循環する経路と、前記給湯運転を行う経路とは別に前記貯湯槽の上部から取り出した温水を前記熱交換器を介して前記貯湯槽へ戻す経路と、前記放熱手段を用いて熱媒体を放熱する間に前記貯湯槽の保有熱量が所定値よりも少なくなれば、給湯運転を行い、前記熱交換器を流れる湯水の出口温度と入口温度との差に前記熱交換器を流れる湯水の流量を積算した値よりも、前記給湯熱交換器を流れる湯水の出口温度と入口温度との差に前記給湯熱交換器を流れる湯水の流量を積算した値の方が大きくなるように前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えた給湯機。
- 温水を貯留する貯湯槽と、圧縮機と給湯熱交換器とを備えるヒートポンプサイクルと、前記給湯熱交換器を介して前記貯湯槽の下部から給水される水を加熱して前記貯湯槽の上部へ戻す給湯運転を行う経路と、熱媒体が熱交換器及び放熱手段を循環する経路と、前記給湯運転を行う経路とは別に前記貯湯槽の上部から取り出した温水を前記熱交換器を介して前記貯湯槽へ戻す経路と、前記放熱手段を用いて熱媒体を放熱する間に前記貯湯槽の保有熱量が所定値よりも少なくなれば、給湯運転を行い、前記熱交換器を流れる熱媒体の出口温度と入口温度との差に前記熱交換器を流れる熱媒体の流量を積算した値よりも、前記給湯熱交換器を流れる湯水の出口温度と入口温度との差に前記給湯熱交換器を流れる湯水の流量を積算した値の方が大きくなるように前記圧縮機の回転数を制御する制御手段とを備えた給湯機。
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